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1、实习报告课课专班座姓程:调频发射机设计题:业:级:号:名:指导老师:2011年1月18日目录、,、-前言一、设计内容3.1.1 进程安排3.1.2设计目的3.1.3设计要求4.二、发射机原理4.2.1 设计整体思路4.2.2 基本原理4.2.3 调频发射机的原理图8.2.4、各个元器件说明8.三、模块说明9.3.1 输入信号模块9.3.2 振荡模块9.3.3 放大和发射模块9.调频发射机的主要技术指标1.0四、PCB板的制作10五、电路的调试及调试结果结果115.1电路的调试1.15.2 调试结果1.1.六、实验总结及心得体会1.2.元器件清单附页、尸、亠前言调频发射机作为一种简单的通信工具，
2、由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，因此深受人们的欢迎。目前它广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。本课题重点在于设计能给发射机电路提供稳定频率的振荡调制电路。课题首先用两级电压并联负反馈放大电路，适当放大语音信号，以配合调制级工作；然后用石英晶体构成振荡电路为发射机提供稳定的基准频率载波，接着通过变容二极管完成语音信号对载波信号的频率调制，并通过LC并联谐振网络选出三倍频信号；最终利用两级功率放大，使已调制信号功率大大提高，经过串联滤波网络滤除高次谐波，最后通过拉杆天线发射出去。通过后续的电路仿真和部分电路的调试，可以证明本课题的电路基本成熟
3、，基本能完成语音信号的电压放大、频率调制和功率放大，达到发射距离的要求。发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。通常，发射机包括三个部分：高频部分，低频部分，和电源部分。高频部分一般包括主振荡器、缓冲放大、倍频器、中间放大、功放推动级与末级功放。主振器的作用是产生频率稳定的载波。为了提高频率稳定性，主振级往往采用石英晶体振荡器，并在它后面加上缓冲级，以削弱后级对主振器的影响。低频部分包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级与末级低频功率放大级。低频信号通过逐渐放大，在末级功放处获得所需的功率电平，以便对高频末级功率放
4、大器进行调制。因此，末级低频功率放大级也叫调制器。调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡（载频）信号上去的过程。所以末级高频功率放大级则成为受调放大器。一、设计内容1.1、进程安排本次设计时间为1.5周，共7天。具体时间安排如下:序号内容安排天数1布置实践任务（由指导老师指定课题，分配任务，讲解整个设计的整体要求。）0.52查资料、定方案（学生根据课题要求查找相关资料，并确疋整个设计方案。）13方案评估（学生提交自己设计的方案，并在课上给出方案分析；指导老师对学生提交的方案进行综合评估，确定设计方案。）14采购（学生根据确疋的设计方案，自己采购电子兀器件。）0.55制板（学生根据方案电路图布线
5、制板。）0.56调试及功能改进（学生焊接电路板并进行系统调试。时间允许条件下，学生可进行发挥设计，对系统功能进行扩展。）2.57实践总结（学生完成设计报告，指导老师对学生设计产品、报告进行评估疋级）11.2设计目的无线电发射与接收设备是高频电子线路的综合应用，是现代化通信系统、广播与电视系统、无线安全防范系统、无线遥控和遥测系统、雷达系统、电子对抗系统、无线电制导系统等，必不可少的设备。本次设计要达到一下目的：1、进一步认识射频发射与接收系统；2、掌握调频（或调幅）无线电发射机的设计；3、学习无线电通信系统的设计与调试。1.3设计要求1、发射机采用FM或AM的调制方式，二者选一；2、若采用FM
6、调制方式，要求发射频率覆盖范围为88-108MHz,传输距离为10m;3、若采用AM调制方式，发射频率中波波段或30MHz左右，传输距离iom4、为了加深对调制系统的认识，发射机建议采用分立元件设计；(采用集成电路的设计方法建议作为备用方案；)5、已调信号采用通用的AM/FM多波段收音机进行接收测试。1.4报告任务要求1、给出设计课题题目实践目的、设计原理、设计内容和要求；2、查阅相关资料，对系统的发展背景、应用场合在序言中进行阐述。3、给出系统设计方案、电路原理图、各个电子元器件的型号、参数；4、画出发射电路中，一些关键节点的信号波形；5、系统调试方法，设计过程遇到的问题、思考及解决方法；6
7、、系统的功能扩展实现情况；7、心得体会；、发射机原理2.1设计整体思路：输入信号电路振荡功率放大2.2基本原理本设计图采用FM调制。载波Uc(t)二UcmCOSWct,调制信号ut；通过FM调制，使得U(t)频率变化量与调制信号ut的大小成正比。即已调信号的瞬时角频率Wt=Wckfut已调信号的瞬时相位为.tt：t=0wtdt二Wctkf0u(t)dt实现调频的方法分为直接调频和间接调频两大类，本设计图采用直接调频：直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其反映调制信号变化规律。要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率，就是用调制信号去控制决定载波振荡器振荡频率的元件或电路的
8、参数，从而使载波振荡器的瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变，就能够实现直接调频。直接调频可用如下方法实现：1.改变振荡回路的元件参数实现调频在LC振荡器中，决定振荡频率的主要元件是LC振荡回路的电感L和电容C。在RC振荡器中，决定振荡频率的主要元件是电阻和电容。因而，根据调频的特点，用调制信号去控制电感、电容或电阻的数值就能实现调频。调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管和电抗管电路。常用的可控电感元件是具有铁氧体磁芯的电感线圈或电抗管电路，而可控电阻元件有二极管和场效应管。2.控制振荡器的工作状态实现调频在微波发射机中，常用速调管振荡器作为载波振荡器，其振荡频率受控于加在管子反射极上的反
9、射极电压。因此，只需将调制信号加至反射极即可实现调频。若载波是由多谐振荡器产生的方波，则可用调制信号控制积分电容的充放电电流，从而控制其振荡频率。（1）频振荡级：由于是固定的中心频率，可考虑采用频率稳定度较高的克拉泼振荡电路。克拉泼（clapp）电路是电容三点式振荡器的改进型电路，下图为它的实际电路和相应的交流通路：VCC士HB实用电路交流通路如图可知，克拉泼电路比电容三点式在回路中多一个与C1、C2相串接的电容C3,通常C3取值较小，满足C3C1，C3C2,回路总电容取决于C3,而三极管的极间电容直接并接在C1、C2上，不影响C3的值，结果减小了这些不稳定电容对振荡频率的影响，且C3较小，这
10、种影响越小，回路的标准性越高，实际情况下，克拉泼电路比电容三点式的频稳度高一个量级，达10Llio*。可是，接入C3后,虽然反馈系数不变，但接在AB两端的电阻RL=RL/Reo折算到振荡管集基间的数值（设为RL）减小，其值变为HQIRlnLRl_式中，Ci,2是CiC2和各极间电容的总电容。因而，放大器的增益亦即环路增益将相应减小，C3越小，环路增益越小。减小C3来提高回路标准是以牺牲环路增益为代价的，如果C3取值过小，振荡器就会因不满足振幅起振条件而停振。（2）功率放大极：为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用共发射极电路，且工作在丙类状态，输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤，如
11、下图为谐振功率放大器的原理电路图：其中ZI为外接负载，LrCr为匹配网络，它们与外接负载共同组成并联谐振回路，调Cr使回路谐振在输入信号上，为实现丙类功放，基极偏置电压Vbb应该没在功率管的截至区内。若忽略基区宽度调制效应及管子结电容的影响，则输入信号电压Vb（t）=（coswt）*Vbm，根据Vbe=Vbb*=VbbVbmcost，集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列，脉冲宽度小于半个周期，用傅里叶级数展开可得：iccoiclic2=ICOIcImCOSstlc2mCOS2st?由于集电极谐振回路调谐在输入信号频率上，因而它对ic中的基波分量呈现的阻抗最大，且为纯电阻，称为谐振电阻，在高Q
12、回路中，其值近似为：22Re丄，式中Ct=-CC为回路总电容，1/、匸为回路RlGRlCr+Cl.谐振角频率，Qe=oLr/RL为回路有载品质因素，而谐振回路上对ic中的其他分量呈现的阻抗均很小，这样可以近似认为回路上仅有由基波分量产生的电压，Vc,而平均分量和各次谐波分量产生的电压均可忽略，因而可在负载上得到不失真信号功率。利用谐振回路的选频作用，可以将失真的集电极电流脉冲变换为不失真的余弦电压，同时还可以将含有电抗分量的外接负载变换为谐振电阻Re,而且调节LrCr，还能保持回路谐振时使Re等于放大管所需的集电极负载，实现阻抗匹配，因此在谐波功率放大器中，谐振回路起了选频和匹配的双重作用。丙
13、类工作时集电极效率随管子导通时间的减小而增大，但随着导通时间的减少，ic中基波分量幅度Ic1m将相应减小，从而导致放大器的输出功率减小，为了在增大输入激励电压幅度Vbm夕卜，还必须同将基极偏执电压Vbb向负值方向增大。这样，加到基极上的最大反向电压（Vbb-Vbm）就将迅速增大，从而可能发生功率管发射结被反向击穿。2.3调频发射机的原理图2.4各个元器件说明MIC是驻极体话筒，它的作用就是感应空气中声波的微弱震动，并输出跟声音变化规律一样的电信号。一般可以输出十几毫伏以上的音频信号，这个信号足以调至下一级的高频振荡信号的频率。它有正负之分，一般和外壳相同的是腹肌。如是MIC驻极话筒的偏置电阻，
14、有了这个电阻，话筒才能输出音频信号，这是因为MIC驻极话筒内部本身有一极场效应管放大电路，用来阻抗匹配和提高输出能力等作用。但是话筒不应选灵敏度太高的，否则容易出现声反馈，出现自己叫声。C2是音频信号耦合电容，将话筒感应输出的声音电信号传递到下一级。C7是是Q9018的基极滤波电容，一方面滤除高频杂音，另一方面让三极管的高频电位为0，R4和R7是三极管的集电极偏置电阻，它们起限制集电极电流Ic的作用。R5极管的发射极电阻，这里起到稳定直流工作点作用，和C8构成了高频信号负载芙蓉电阻作用，也是整个高频振荡回路的一部分。C4和L1组成并联谐振回路，起到选择振荡频率的主要作用，改变C4的容量或者丄1
15、的形状（包括圈数），可以方便的改变发射频率。C4、C5、C8构成了电容三点式振荡，C5是反馈电容，是电路起振的关键。C6是耦合电容，具有阻直传交的作用，阻止每级之间的静态工作点相互影响。C11是高频信号输出耦合电容，目的是为了让让高频信号变成无线电波辐射到天空中。因此，天线最好竖直向上，长度最好等于无线电波的频率波长（或者整数倍），四周应该开阔，不要有金属物阻挡。C10和L2组成并联谐振回路，起到选择振荡频率的主要作用。C3和C9为滤波电容，起到电容滤波作用，滤除高频杂信号，防止它影响直流静态工作点。3.1 三模块说明音频输入模块这部分电路组要由电容C1和欧姆的电阻R3组成低通滤波电路，L1是起到阻止后面的高频信号通过，电阻R4和R5起到电平转换的作用，把较高的电压通过这两个电阻的分压后，变成较低的电压，这样防止较高的音频信号将后面的振荡电路中的三极管烧毁。电感L1起到隔离高频信号的作用，防止振荡电路中产生的高频信号通过。电容C2有隔直通交的作用，准许音频信号加载到后一级，而防止直流电通过。3.2 振荡模块如图原理图所示，这部分主要是有三极管（Q1）、电容（C4、C5、C7、C8）和电感L1组成的电容三点式高频小信号振荡器。接在三极管基集和
